RU2820291C2

RU2820291C2 - Extruder for increasing viscosity of fusible polymers

Info

Publication number: RU2820291C2
Application number: RU2022104057A
Authority: RU
Inventors: Даниэль ГНОЙСС; Детлеф ГНОЙСС; Штефан ГНОЙСС
Original assignee: Гнойсс Гмбх
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2020-07-19
Publication date: 2024-06-03

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to equipment for processing fusible polymers. Extruder comprises housing accommodating screw (20) with at least one helical threaded ledge (31, 32, 33, 34, 35). Screw (20) is divided by outer diameter into initial, middle and end areas. Middle area has a larger outer diameter than at least one of other areas (21, 25). Transition cone (22, 24) is formed between areas with different diameters. In the middle area there are two degassing zones (23.1, 23.3), each of which contains at least one suction hole in the housing. One degassing zone (23.3) is formed in the area of satellite screws. Another degassing zone (23.1) is located upstream of the first one. Depth of thread turns (42, 43, 44), made between screw projections (32, 33, 34, 35) in both degassing zones (23.1, 23.3), is greater than at least in one sealing and compression section (23.2) formed between degassing zones.

EFFECT: higher quality of processed polymer.

7 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к экструдеру для повышающей вязкость обработки плавких полимеров с признаками ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.The invention relates to an extruder for increasing the viscosity of processing fusible polymers with the features of the restrictive part of paragraph 1 of the claims.

В технологии пластмасс экструдеры применяются для пластификации и первичной обработки полимеров. Если целью является просто пластификация, доступно множество конструкций, как однороторных с одним шнеком экструдера, так и двухроторных с двумя шнеками, причем особая геометрия шнеков ведет к тому, что на одном конце пластмасса загружается в виде твердых частиц, расплавляется при движении в шнеке и на конце выгружается жидкой. Во многих случаях использования выполняется также гомогенизация и дегазация, чтобы, например, удалить влагу, содержавшуюся в твердых веществах. Недостатком при этом часто является то, что высокие сдвиговые усилия, действующие на расплав в экструдере, приводят к уменьшению длин молекулярных цепочек полимера и, тем самым, к снижению его вязкости. Эти эффекты проявляются, в частности, у высоковязких полимеров с соответственно длинными молекулярными структурами, чувствительных к механическим воздействиям. Однако для некоторых случаев использования вязкость при пластификации в экструдере не должна снижаться слишком сильно, если для дальнейших процессов переработки требуется определенная вязкость расплавленного полимера. Это относится, например, к вторичной переработке гидролизующихся поликонденсатов, таких как полиэфир (PET), и особенно в связи со сложными процессами дополнительной обработки, как при получении синтетических текстильных волокон.In plastics technology, extruders are used for plasticization and primary processing of polymers. If the goal is simply plasticization, a variety of designs are available, both single-rotor with a single extruder screw and double-rotor with two screws, the special geometry of the screws causing the plastic to be loaded as solids at one end, melting as it moves through the screw and onto at the end the liquid is discharged. In many applications, homogenization and degassing are also carried out to, for example, remove moisture contained in solids. The disadvantage of this is often that the high shear forces acting on the melt in the extruder lead to a decrease in the length of the molecular chains of the polymer and, thereby, to a decrease in its viscosity. These effects manifest themselves, in particular, in highly viscous polymers with correspondingly long molecular structures that are sensitive to mechanical stress. However, for some applications, the viscosity during plasticization in the extruder should not be reduced too much if further processing processes require a certain viscosity of the molten polymer. This applies, for example, to the recycling of hydrolyzable polycondensates such as polyester (PET), and especially in connection with complex post-processing processes, such as in the production of synthetic textile fibers.

Для пластификации и прежде всего для первичной обработки некоторых полимеров с одновременным повышением вязкости из EP 1434680 B1 известен экструдер с мультиротационной системой (MRS). Этот так называемый MRS-экструдер содержит шнек с многошнековой экструдерной частью, в которой вокруг главного шнека находится несколько приводных сателлитных шнеков. Они вращаются вместе со шнеком экструдера как одно целое и при этом одновременно вращаются вокруг их собственных осей. В многошнековой экструдерной части происходит интенсивное перемешивание и увеличивается поверхность, так что в этой области система отсоса газа, находящаяся на корпусе экструдера, является особенно эффективной. Благодаря эффективному отсасыванию большой части содержащейся в полимере влаги в случае поликонденсатов можно достичь значительного увеличения длины цепи и, таким образом, повышения характеристической вязкости. Так как одновременно удаляются посторонние вещества, MRS-экструдер подходит, в частности, для вторичной переработки полиэфира (PET) и позволяет в непрерывном режиме получать напрямую из вторично используемого материала высокочистый PET, который без дальнейшей дополнительной обработки можно использовать для новых упаковок напитков и продуктов питания.An extruder with a multi-rotation system (MRS) is known from EP 1434680 B1 for plasticization and, above all, for the primary processing of certain polymers with a simultaneous increase in viscosity. This so-called MRS extruder contains a screw with a multi-screw extruder section in which several driven satellite screws are located around the main screw. They rotate together with the extruder screw as one unit and at the same time rotate around their own axes. In the multi-screw extruder section, intensive mixing occurs and the surface area increases, so that in this area the gas suction system located on the extruder body is particularly effective. Due to the effective suction of a large part of the moisture contained in the polymer, in the case of polycondensates, a significant increase in chain length and thus an increase in the intrinsic viscosity can be achieved. Since foreign substances are removed at the same time, the MRS extruder is particularly suitable for the recycling of polyester (PET) and allows the continuous production of high-purity PET directly from recycled material, which can be used for new beverage and food packaging without further processing .

Однако в основном оправдавший себя принцип описанной первичной обработки PET в MRS-экструдере требует очень высокого вакуума, то есть очень низкого остаточного давления в области зоны дегазации, предпочтительно менее 5 мбар, чтобы можно было почти полностью удалить летучие компоненты и, соответственно, максимально повысить длину молекулярных цепей полиэфира. Для достижения такого высокого вакуума подходят только определенные типы вакуумных насосов. Кроме того, имеется конфликт целей, заключающийся в том, что необходимо отсасывать большие объемы газообразных или парообразных компонентов, что требует больших поперечных сечений вентиляционной системы, но, с другой стороны, высокий вакуум достигается гораздо проще и с меньшими затратами в трубопроводах небольшого сечения. Поэтому здесь всегда необходимо находить компромисс между оптимальными свойствами материала, достигаемыми в результате первичной обработки, и экономичным режимом работы применительно к отсасывающему оборудованию. Другая проблема заключается в том, что высоковакуумное всасывающее оборудование и соответствующие трубопроводы более подвержены налипанию продуктов конденсации и сублимации, которые осаждаются из отсасываемых остатков. Это особенно актуально для сильно загрязненных остатков PET, таких как кусочки бутылок, которые содержат не только влагу, но и, например, остатки клея от этикеток и т.п.However, the basically proven principle of the described primary processing of PET in an MRS extruder requires a very high vacuum, that is, a very low residual pressure in the degassing zone area, preferably less than 5 mbar, so that volatile components can be almost completely removed and, accordingly, the length can be maximized molecular chains of polyester. Only certain types of vacuum pumps are suitable to achieve such a high vacuum. In addition, there is a conflict of objectives in that large volumes of gaseous or vaporous components must be sucked out, which requires large cross-sections of the ventilation system, but, on the other hand, high vacuum is achieved much more easily and at lower cost in pipelines with a small cross-section. Therefore, it is always necessary to find a compromise between the optimal material properties achieved as a result of primary processing and the economical operating mode in relation to suction equipment. Another problem is that high-vacuum suction equipment and associated piping are more susceptible to the buildup of condensation and sublimation products that are deposited from the suction residues. This is especially true for heavily soiled PET residues, such as bottle pieces, which contain not only moisture, but also, for example, adhesive residue from labels, etc.

Таким образом, задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить возможность первичной обработки полимерных расплавов, в частности, PET, в высоком вакууме с использованием вакуумного оборудования, эксплуатируемого экономически выгодным образом.Thus, the object of the invention is to provide the possibility of primary processing of polymer melts, in particular PET, in high vacuum using vacuum equipment operated in an economically advantageous manner.

Указанная задача решена посредством экструдера с признаками пункта 1 формулы изобретения.This problem is solved by means of an extruder with the features of paragraph 1 of the claims.

Неожиданно успешной оказалась стратегия усовершенствования MRS-экструдера, оправдавшего себя для первичной обработки PET, заключающаяся в том, что предусматриваются две зоны дегазации, образованные отдельно друг от друга и работающие отдельно друг от друга с отдельными отсасывающими устройствами.An unexpectedly successful strategy for improving the MRS extruder, which has proven successful for primary processing of PET, is to provide two degassing zones, formed separately from each other and operating separately from each other with separate suction devices.

Во-первых, предлагаемое изобретением решение базируется на известном MRS-экструдере с несколькими сателлитными шнеками. Они установлены с возможностью вращения снаружи шнека экструдера и имеют зубцы, которые входят в зацепление с внутренней нарезкой в полости корпуса. Это приводит к отклонению скорости вращения сателлитных шнеков от скорости вращения приводного вала шнека экструдера, а именно, к значительно более высокой скорости вращения при обычных геометрических соотношениях. Повышенная скорость вращения также важна для концепции изобретения, так как при этом достигается сильное разрыхление расплава, проходящего через зону действия сателлитных шнеков, что, в свою очередь, способствует дегазации.Firstly, the solution proposed by the invention is based on the known MRS extruder with several satellite screws. They are mounted rotatably on the outside of the extruder screw and have teeth that engage with internal threads in the housing cavity. This leads to a deviation in the speed of rotation of the satellite screws from the speed of rotation of the drive shaft of the extruder screw, namely, to a significantly higher rotation speed at normal geometric ratios. The increased rotation speed is also important for the concept of the invention, since it achieves a strong loosening of the melt passing through the zone of action of the satellite screws, which, in turn, promotes degassing.

Согласно изобретению, для повышения окружной скорости в области вакуумной вытяжки предусмотрено частичное увеличение диаметра шнека экструдера в одной зоне дегазации. Однако повышение вязкости, достигаемое с экструдером согласно изобретению, и экономически выгодный режим работы в основном связаны с тем, что производительность дегазации удваивается.According to the invention, in order to increase the peripheral speed in the vacuum drawing area, provision is made for a partial increase in the diameter of the extruder screw in one degassing zone. However, the increase in viscosity achieved with the extruder according to the invention and the economical operating mode are mainly due to the fact that the degassing capacity is doubled.

Указанная зона дегазации обычно находится в области установки вращающихся сателлитных шнеков. Сателлитные шнеки приводят к очень существенному увеличению поверхности полимера, движущегося через этот участок экструдера, так что летучие компоненты, изначально заключенные в полимере, выделяются в результате механического воздействия и могут быть отсосаны. Эта зона дегазации находится в направлении течения за другой зоной дегазации, которая дополнительно предусматривается изобретением.This degassing zone is usually located in the area where the rotating satellite screws are installed. Satellite screws result in a very significant increase in the surface area of the polymer moving through this section of the extruder, so that the volatile components originally contained in the polymer are released as a result of mechanical action and can be sucked out. This degassing zone is located in the flow direction behind another degassing zone, which is further provided by the invention.

Эта верхняя по потоку зона дегазации является важной для изобретения, она действует как зона предварительной дегазации, и в ней уже отсасывается большая часть воды и других летучих компонентов, так что только остатки подлежащих отсасыванию веществ достигают второй зоны дегазации, то есть фактически зоны дополнительной дегазации. В результате во второй зоне дегазации может эффективно действовать высокий вакуум, что улучшает качество обрабатываемого полимера. В то же время высокий вакуум можно использовать экономно, поскольку с его помощью необходимо отсасывать только небольшие объемы, и соответственно конструкция и эксплуатация отсасывающего устройства могут быть более экономичными. Под высоким вакуумом для экструдера согласно изобретению понимается давление меньше или равное 5 мбар. Такое низкое давление можно создать, например, с помощью вакуумного насоса Рутса.This upstream degassing zone is important for the invention; it acts as a pre-degassing zone and in it most of the water and other volatile components are already sucked off, so that only the remaining substances to be sucked off reach the second degassing zone, that is, in fact, a further degassing zone. As a result, a high vacuum can effectively operate in the second degassing zone, which improves the quality of the processed polymer. At the same time, high vacuum can be used economically, since only small volumes need to be suctioned, and accordingly the design and operation of the suction device can be more economical. By high vacuum for the extruder according to the invention is meant a pressure less than or equal to 5 mbar. Such low pressure can be created, for example, using a Roots vacuum pump.

Зато для предварительной дегазации достаточно простого отсасывающего устройства, как, например, водокольцевой вакуум-насос, который для предварительной дегазации в экструдере согласно изобретению работает с давлением менее примерно 10-100 мбар и при этом может отсасывать более значительные объемы. Высокий вакуум в этом месте не требуется.But for preliminary degassing, a simple suction device is sufficient, such as, for example, a liquid ring vacuum pump, which for preliminary degassing in the extruder according to the invention operates at a pressure of less than about 10-100 mbar and can at the same time suck out larger volumes. High vacuum is not required in this area.

Остаточное давление в зоне предварительной дегазации должно быть по меньшей мере в пять раз больше, чем остаточное давление в зоне дополнительной дегазации. Это соотношение оказалось выгодным для экономичных режимов эксплуатации.The residual pressure in the preliminary degassing zone must be at least five times greater than the residual pressure in the additional degassing zone. This ratio turned out to be beneficial for economical operating modes.

Чтобы поддержать описанные эффекты предварительной и дополнительной дегазации, вал шнека экструдера сконструирован таким образом, что в первой зоне дегазации происходит спонтанное испарение наиболее летучих компонентов, таких, в частности, как вода, и эти вещества могут улетучиваться из зоны дегазации просто за счет давления пара. Существенный вклад в это вносит описываемая ниже геометрия вала шнека. Таким образом, изобретение основано не только на втором отсасывающем устройстве, которое должно быть подсоединено к корпусу.To support the described pre- and post-degassing effects, the extruder screw shaft is designed in such a way that spontaneous evaporation of the most volatile components, such as water, occurs in the first degassing zone, and these substances can escape from the degassing zone simply due to steam pressure. A significant contribution to this is made by the geometry of the screw shaft described below. Thus, the invention is not only based on a second suction device, which must be connected to the housing.

Важным является по существу газонепроницаемое разделение двух соседних зон дегазации. Это возможно только благодаря особой геометрии вала шнека. А именно, в зонах дегазации он имеет глубоко вырезанные витки нарезки между резьбовыми выступами шнека. Это означает, что при неизменном наружном диаметре резьбового выступа шнека диаметр сердечника вала шнека уменьшается. Таким образом, резьбовые выступы шнека имеют цилиндрическую огибающую, которая во всех зонах дегазации соответствует диаметру полости корпуса. В то время как наружный диаметр вала шнека является постоянным, внутренний диаметр изменяется.What is important is a substantially gas-tight separation of two adjacent degassing zones. This is only possible thanks to the special geometry of the auger shaft. Namely, in degassing zones it has deeply cut threaded turns between the threaded projections of the screw. This means that while the outer diameter of the threaded projection of the auger remains unchanged, the diameter of the auger shaft core decreases. Thus, the threaded projections of the screw have a cylindrical envelope, which in all degassing zones corresponds to the diameter of the housing cavity. While the outer diameter of the auger shaft is constant, the inner diameter varies.

Между зонами дегазации образована зона сжатия и уплотнения, которая может быть значительно короче, чем зоны дегазации. В этом месте диаметр сердечника вала шнека значительно больше (при все еще постоянном наружном диаметре резьбового выступа), так что глубина прохода главного шнека там уменьшается. Она уменьшена настолько, чтобы происходило сжатие продвигающегося полимерного расплава. В свою очередь, сжатие ведет к эффекту самоуплотнения, то есть в непрерывном режиме работы, когда продвигается заданный объемный поток, жидкий расплав сам образует замкнутое уплотнительное кольцо из жидкого полимерного расплава между диаметром сердечника вала шнека и внутренней стенкой корпуса. Поскольку основная часть летучих компонентов уже вышла или была отсосана из расплава, проходящего через это место, вязкость расплава в зоне уплотнения уже выше, чем во входной зоне, что приводит к хорошему герметизирующему эффекту.Between the degassing zones a compression and compaction zone is formed, which can be significantly shorter than the degassing zones. At this point, the diameter of the auger shaft core is significantly larger (with the outer diameter of the threaded shoulder still constant), so that the depth of passage of the main auger there is reduced. It is reduced so much that the advancing polymer melt is compressed. In turn, compression leads to a self-sealing effect, that is, in continuous operation, when a given volumetric flow advances, the liquid melt itself forms a closed sealing ring of liquid polymer melt between the diameter of the screw shaft core and the inner wall of the housing. Since most of the volatile components have already escaped or been sucked out of the melt passing through this location, the viscosity of the melt in the sealing zone is already higher than in the inlet zone, resulting in a good sealing effect.

В любом случае способ первичной обработки с использованием экструдера согласно изобретению осуществляется таким образом, что расплав в зоне уплотнения имеет такую вязкость, чтобы его нельзя было отсосать из зоны уплотнения ни одним из двух отсасывающих устройств, которые соединены с примыкающими с обеих сторон зонами дегазации.In any case, the primary processing method using an extruder according to the invention is carried out in such a way that the melt in the compaction zone has such a viscosity that it cannot be sucked out of the compaction zone by either of the two suction devices that are connected to the degassing zones adjacent on both sides.

Чтобы можно было ссылаться на геометрию шнека, используются следующие обозначения диаметров:To allow reference to the screw geometry, the following diameter designations are used:

- D1 в зоне подачи/дозирования,- D1 in the feeding/dosing area,

- D3 в зоне выгрузки и- D3 in the unloading area and

- D2 в промежуточной области, называемой также средней зоной, в которой находятся также зоны дегазации.- D2 in the intermediate region, also called the middle zone, in which there are also degassing zones.

Наружный диаметр D2 шнека экструдера, который задается внешней кромкой резьбового выступа на валу шнека экструдера, заметно увеличен по сравнению с предшествующей зоной подачи и зоной дозирования, а также по сравнению с последующей зоной выгрузки и составляет по меньшей мере от 1,2 до 2,0 диаметров D1 в этих зонах. Диаметр предпочтительно является по существу постоянным по длине, так что получается цилиндрическая огибающая. Таким образом, соответствующая полость в корпусе может быть легко выполнена, и возможны небольшие осевые смещения между шнеком экструдера и корпусом. Коническая форма предпочтительно имеется лишь в переходных областях шнека перед и после средней зоны.The outer diameter D2 of the extruder screw, which is determined by the outer edge of the threaded projection on the extruder screw shaft, is noticeably increased compared to the previous feeding zone and dosing zone, as well as compared to the subsequent discharge zone, and is at least from 1.2 to 2.0 diameters D1 in these zones. The diameter is preferably substantially constant along the length so that a cylindrical envelope is obtained. In this way, a corresponding cavity in the housing can be easily formed and small axial movements between the extruder screw and the housing are possible. The conical shape is preferably present only in the transition regions of the screw before and after the middle zone.

Напротив, наружный диаметр сердечника вала шнека сильно меняется в обеих зонах дегазации: в то время как в верхней по течению начальной области он также является большим, из-за чего получается малая глубина проходов между параллельными участками резьбовых выступов шнека, в следующей концевой области он значительно меньше, так что получаются глубокие витки нарезки.In contrast, the outer diameter of the screw shaft core varies greatly in both degassing zones: while in the upstream initial region it is also large, resulting in a small depth of passages between the parallel sections of the threaded projections of the screw, in the next end region it is significantly less, so you get deep cuts.

Отсасывающие отверстия в корпусе находятся там, где глубина проходов большая. Они могут простираться до места скачкообразного изменения диаметра сердечника вала между начальной и концевой областями.The suction holes in the housing are located where the depth of the passages is large. They may extend to the point where the diameter of the shaft core changes abruptly between the start and end regions.

Расплав, уже пластифицированный в первой части шнека, в начальной области первой зоны дегазации сильно сжимается, так как там свободный объем в витках нарезки, образованных между резьбовыми выступами шнека, сердечником вала и полостью корпуса, является малым.The melt, already plasticized in the first part of the screw, is strongly compressed in the initial region of the first degassing zone, since there the free volume in the thread turns formed between the threaded projections of the screw, the shaft core and the housing cavity is small.

Однако в конце первой зоны дегазации объем намного больше и не может быть почти полностью заполнен поступающим расплавом. Поэтому в месте скачка диаметра сердечника вала происходит резкое расширение расплава в свободный объем. Течение расплава разрывается и приводит к значительному увеличению поверхности расплава, что позволяет отсасывать летучие вещества из расплава. В первой зоне дегазации, в которой расплав еще насыщен всеми летучими веществами, резко испаряется, например, содержащаяся влага.However, at the end of the first degassing zone the volume is much larger and cannot be almost completely filled with the incoming melt. Therefore, at the point where the shaft core diameter jumps, a sharp expansion of the melt into the free volume occurs. The melt flow breaks and leads to a significant increase in the surface of the melt, which allows volatile substances to be sucked out of the melt. In the first degassing zone, in which the melt is still saturated with all volatile substances, for example, the contained moisture evaporates sharply.

За этим следует новое сжатие. Газообразные компоненты, все еще захваченные в расплаве, в этот момент вытесняются из расплава, поэтому благоприятно, чтобы первая зона дегазации доходила до участка уплотнения и сжатия.This is followed by a new compression. The gaseous components still trapped in the melt are at this point expelled from the melt, so it is advantageous for the first degassing zone to extend to the compaction and compression section.

Во второй зоне дегазации увеличение поверхности вызывается, с одной стороны, описанной геометрией шнека, а с другой стороны, вращающимися валами сателлитных шнеков, так что вещества, оставшиеся после прохождения через первую зону дегазации, также выделяются.In the second degassing zone, the increase in surface area is caused, on the one hand, by the described geometry of the screw, and on the other hand, by the rotating shafts of the satellite screws, so that the substances remaining after passing through the first degassing zone are also released.

Если выбрать диаметр D2 таким, что D2 > 1,5D1, то в вакуумной камере экструдера, образованной дегазационным патрубком, обеспечивается достижение еще большей площади взаимодействия между расплавом и вакуумом.If you choose the diameter D2 such that D2 > 1.5D1, then in the vacuum chamber of the extruder formed by the degassing pipe, an even larger area of interaction between the melt and vacuum is achieved.

Целесообразно, чтобы длина шнека в зоне дегазации составляла 2xD2. Это приводит к максимально возможной поверхности, которая может быть дегазирована через дегазационный патрубок.It is advisable that the length of the screw in the degassing zone be 2xD2. This results in the largest possible surface area that can be degassed through the degassing pipe.

Если, например, шаг резьбового выступа шнека во входной области и в зоне дегазации является по существу одинаковым, в зоне дегазации выгодно предусмотреть в шнеке между резьбовыми выступами еще по меньше мере один резьбовой выступ с по существу таким же шагом.If, for example, the pitch of the threaded projection of the screw in the inlet region and in the degassing zone is essentially the same, in the degassing zone it is advantageous to provide at least one more threaded projection with essentially the same pitch in the screw between the threaded projections.

Из-за увеличения диаметра в концевой области зоны дегазации экструдера резьбовые выступы шнека при том же шаге, что и в зоне подачи и дозирования, находились бы дальше друг от друга, чем в зоне подачи и дозирования или чем в зоне выгрузки шнека. Благодаря наличию по меньшей мере одного второго резьбового выступа или нескольких резьбовых выступов, которые находятся между первыми резьбовыми выступами, на длине шнека в зоне дегазации имеется больше мест для сдвига между корпусом и спиральной нарезкой, которые могут выполнять работу деформации и работу продвижения, так что поверхность расплава в зоне дегазации еще больше увеличивается.Due to the increase in diameter in the end region of the extruder degassing zone, the screw threads at the same pitch as in the feed and metering zone would be further apart than in the feed and metering zone or than in the discharge zone of the screw. Due to the presence of at least one second threaded shoulder or a plurality of threaded lips that are located between the first threaded lips, there are more shear places along the length of the screw in the degassing zone between the body and the helical thread, which can perform deformation work and advancement work, so that the surface melt in the degassing zone increases even more.

Однако существует также возможность, что, например, шаг шнека в зоне подачи/дозирования и в зоне выгрузки по существу одинаков, но шаг резьбы шнека в зоне дегазации больше, чем в этих зонах.However, it is also possible that, for example, the screw pitch in the feed/dosing zone and the discharge zone is essentially the same, but the screw thread pitch in the degassing zone is larger than in these zones.

В результате резьбовые выступы шнека в зоне дегазации экструдера сближаются. Благодаря этому в расплав можно внести больше энергии от совершенной работы деформации и продвижения, вследствие чего поверхность расплава, контактирующая с вакуумом, увеличивается.As a result, the threaded projections of the screw in the degassing zone of the extruder come closer together. Thanks to this, more energy can be introduced into the melt from the perfect work of deformation and advancement, as a result of which the surface of the melt in contact with the vacuum increases.

Предпочтительно, чтобы глубина проходов между резьбовыми выступами шнека в зоне дегазации составляла по меньшей мере 10% от диаметра D2 шнека в зоне дегазации.It is preferable that the depth of the passages between the threaded projections of the screw in the degassing zone is at least 10% of the diameter D2 of the screw in the degassing zone.

В частности, глубина прохода h в зоне предварительной дегазации определяется из следующего соотношения:In particular, the passage depth h in the preliminary degassing zone is determined from the following relationship:

где D1, D2 означают диаметры, определенные выше, h глубину прохода и t шаг на соответствующих участках.where D1, D2 mean the diameters defined above, h the depth of the passage and t the pitch in the corresponding sections.

При этом оказалось предпочтительным, чтобы коэффициент Z был > 8, в частности, Z > 4.In this case, it turned out to be preferable that the coefficient Z was > 8, in particular, Z > 4.

Каждая из этих мер обеспечивает, что витки нарезки, образованные между резьбовыми выступами шнека на внешней стороне сердечника вала шнека, при работе экструдера не будут полностью заполнены расплавом. Расплав имеет наибольшую высоту на боковой поверхности резьбовых выступов и падает вниз в центре прохода и/или может распределяться по большей длине. Кроме того, из-за движения вала шнека расплав в проходе может также перекатываться. Эти меры также служат для того, чтобы за одно и то же время большая поверхность расплава входила в контакт с отрицательным давлением, установившимся в дегазационном патрубке, чтобы, тем самым, расплав можно было лучше дегазировать.Each of these measures ensures that the threads formed between the threaded bosses of the screw on the outside of the screw shaft core are not completely filled with melt when the extruder is operating. The melt has its greatest height on the side surface of the threaded projections and falls down in the center of the passage and/or can be distributed over a larger length. In addition, due to the movement of the screw shaft, the melt in the passage may also roll. These measures also serve to ensure that, at the same time, a larger surface of the melt comes into contact with the negative pressure established in the degassing pipe, so that the melt can thereby be better degassed.

Может быть выгодным, чтобы экструдер при переходе от зоны дозирования к зоне дегазации имел регулируемый дроссель или регулируемую диафрагму, с помощью которых можно настраивать зазор для сдвига. В результате можно, с одной стороны, гарантировать, что в зону дегазации будет попадать только идеально пластифицированный расплав. С другой стороны, достигается некоторое герметизация, что гарантирует отсутствие проскока пониженного давления во входную область.It may be advantageous if the extruder, when moving from the dosing zone to the degassing zone, has an adjustable throttle or an adjustable diaphragm with which the shear gap can be adjusted. As a result, it is possible, on the one hand, to guarantee that only ideally plasticized melt will enter the degassing zone. On the other hand, some sealing is achieved, which ensures that the reduced pressure does not leak into the inlet area.

Сюда следует добавить обусловленный особой геометрией принцип расширительного сопла, который в изобретении реализован как резко уменьшающийся в обеих зонах дегазации диаметр сердечника при одинаковом наружном диаметре резьбового выступа и постоянном внутреннем диаметре полости корпуса.Here we should add the principle of an expansion nozzle, determined by the special geometry, which in the invention is implemented as a sharply decreasing core diameter in both degassing zones with the same outer diameter of the threaded protrusion and a constant inner diameter of the housing cavity.

Предлагаемый изобретением принцип расширительного сопла в зонах дегазации предусматривает, наряду с описанными механическими воздействиями на расплав, также воздействие на температуру, а именно охлаждение. Создаваемое охлаждение можно использовать в экструдере согласно изобретению различными способами в качестве дополнительного эффекта.The principle of an expansion nozzle in degassing zones proposed by the invention provides, along with the described mechanical effects on the melt, also an effect on temperature, namely cooling. The resulting cooling can be used in the extruder according to the invention in various ways as an additional effect.

В то время как в случае MRS-экструдеров согласно уровню техники почти всегда необходимо внутреннее охлаждение вала шнека экструдера в зоне дегазации, чтобы компенсировать внесение огромного количества тепла вследствие механического сдвига, согласно изобретению от этого можно отказаться, по крайней мере для концевой области второй зоны дегазации. Благодаря этому по меньшей мере снижается мощность, потребляемая на охлаждение всего шнека экструдера.While in the case of MRS extruders according to the prior art it is almost always necessary to internally cool the extruder screw shaft in the degassing zone in order to compensate for the enormous amount of heat introduced due to mechanical shear, according to the invention this can be omitted, at least for the end region of the second degassing zone . This at least reduces the power required to cool the entire extruder screw.

В некоторых ситуациях охлаждение является настолько сильным, что расплав может частично застыть. Чтобы воспрепятствовать этому, в концевой области зоны дегазации можно предусмотреть подогрев. Для этого можно, например, обогревать корпус ленточными нагревателями.In some situations, the cooling is so strong that the melt may partially solidify. To prevent this, heating can be provided in the end region of the degassing zone. To do this, you can, for example, heat the housing with tape heaters.

Поскольку, с другой стороны, в экструдере согласно изобретению также все еще имеется интенсивное внесение тепла из-за сдвига в зоне подачи и дозирования, имеет смысл отказаться от использования внешнего регулирования температуры шнека экструдера и вместо этого использовать для регулирования температуры циркуляцию теплоносителя во внутренних каналах шнека, для чего предусмотрен только внешний насос, но нет внешнего теплообменника. Теплоноситель вводится на конце вала в полость внутри шнека, нагревается в зоне подачи и дозирования, а также, возможно, еще в начальной области зоны дегазации, а затем отдает тепло в концевой области на охлажденный расплав, проходящий через глубокие витки нарезки. Выгрузка происходит на другом конце вала шнека. Возврат к насосу реализуется внешними средствами.Since, on the other hand, in the extruder according to the invention there is also still an intensive heat input due to the shear in the feeding and dosing zone, it makes sense to abandon the use of external temperature control of the extruder screw and instead use the circulation of the coolant in the internal channels of the screw for temperature control , for which only an external pump is provided, but there is no external heat exchanger. The coolant is introduced at the end of the shaft into the cavity inside the screw, heats up in the feeding and dosing zone, and also, possibly, in the initial region of the degassing zone, and then transfers heat in the end region to the cooled melt passing through deep cutting turns. Unloading occurs at the other end of the auger shaft. Return to the pump is realized by external means.

Кроме того, выгодно, чтобы шнек имел каналы для регулирования температуры, в частности, в зоне дегазации, например, в виде периферических каналов или в виде концентрического канала, которые обеспечивают быструю и точную настройку температуры поверхности шнека. Даже резьбовые выступы шнека могут быть выполнены как каналы.In addition, it is advantageous if the screw has channels for temperature control, in particular in the degassing zone, for example in the form of peripheral channels or in the form of a concentric channel, which allow fast and precise adjustment of the temperature of the surface of the screw. Even the screw threads can be designed as channels.

Далее изобретение подробнее поясняется на примере осуществления экструдера, представленном на чертежах. На фигурах подробно показано:The invention is further explained in more detail using an extruder example shown in the drawings. The figures show in detail:

фиг. 1:fig. 1: внешний вид экструдера в перспективе,perspective view of the extruder, Фиг. 2A, 2B:Fig. 2A, 2B: фрагменты шнека экструдера в виде в перспективе,fragments of an extruder screw in perspective view, фиг. 3:fig. 3: фрагмент шнека экструдера в виде сбоку,fragment of the extruder screw in side view, Фиг. 4:Fig. 4: перспективное изображение фрагмента экструдера,perspective image of a fragment of an extruder, фиг. 5:fig. 5: фрагмент экструдера в виде сбоку в частичном разрезе,extruder fragment in side view in partial section, фиг. 6:fig. 6: схематический вид в разрезе экструдера, показанного на фигурах 1-5, иa schematic cross-sectional view of the extruder shown in Figures 1-5, and фиг. 7:fig. 7: схематический вид в разрезе экструдера согласно еще одному варианту осуществления.a schematic cross-sectional view of an extruder according to yet another embodiment.

На фигуре 1 показано перспективное изображение внешнего вида экструдера 100 согласно изобретению, при этом концевые опорные и приводные элементы не показаны. Можно видеть, в частности, корпус 10 с внутренней полостью 18 в корпусе в форме отверстия, где с возможностью вращения установлен шнек 20 экструдера. Корпус 10 имеет входную область 11 с отверстием 12 для подачи твердых полимерных частиц. Через соединительный фланец 13 к ней примыкает промежуточная область 14 с увеличенным диаметром, которая имеет два отверстия 15.1, 15.2 в корпусе, простирающиеся до внутренней полости 18 в корпусе. К отверстиям 15.1, 15.2 в корпусе подсоединяется отсасывающее устройство, в частности вакуумный насос.Figure 1 shows a perspective view of the appearance of an extruder 100 according to the invention, with the end support and drive members not shown. One can see in particular a housing 10 with an internal cavity 18 in the housing in the form of an opening where the extruder screw 20 is rotatably mounted. The housing 10 has an inlet area 11 with an opening 12 for supplying solid polymer particles. Adjacent to it via the connecting flange 13 is an intermediate region 14 with an increased diameter, which has two holes 15.1, 15.2 in the housing, extending to the internal cavity 18 in the housing. A suction device, in particular a vacuum pump, is connected to holes 15.1, 15.2 in the housing.

За еще одним соединительным фланцем 16 следует концевая область 17 корпуса 10, диаметр которой снова уменьшен и примерно соответствует диаметру начальной области 11. В конце концевой области 17 полость 18 корпуса открывается, так что из этого места может отбираться подготовленный полимерный расплав для дальнейшей обработки.A further connecting flange 16 is followed by an end region 17 of the housing 10, the diameter of which is again reduced and approximately corresponds to the diameter of the initial region 11. At the end of the end region 17, the housing cavity 18 is opened so that the prepared polymer melt can be withdrawn from this location for further processing.

На фигурах 2А и 2В показаны части шнека 20 экструдера с одного и того же вида в перспективе. На фигуре 2А показан шнек 20 со своими сателлитными шнеками 50. На фигуре 2B видны только их приемные пазы 51, так что геометрия шнека 20 остается четко видной.Figures 2A and 2B show parts of the extruder screw 20 from the same perspective view. Figure 2A shows the screw 20 with its satellite screws 50. In Figure 2B, only their receiving slots 51 are visible, so that the geometry of the screw 20 remains clearly visible.

Зона 21 подачи и дозирования имеет спиральную нарезку 31 шнека экструдера. Кроме того, шнек 20 имеет зону выгрузки 25 с таким же или близким диаметром, что и зона 21 подачи и дозирования, и также имеет всего одну нарезку 35 шнека.The feeding and dosing zone 21 has a spiral cutting 31 extruder screw. In addition, the screw 20 has a discharge zone 25 with the same or similar diameter as the feeding and dosing zone 21, and also has only one screw thread 35.

Между ними находится зона 23 дегазации, которая, в свою очередь, подразделяется на первую зону 23.1 предварительной дегазации, область 23.2 уплотнения и сжатия и зону 23.3 дополнительной дегазации. В зоне 23 дегазации сердечник вала шнека, диаметр которого меняется по длине, окружен в общей сложности тремя переплетающимися витками шнека 32, 33, 34.Between them there is a degassing zone 23, which, in turn, is divided into a first preliminary degassing zone 23.1, a compaction and compression zone 23.2 and an additional degassing zone 23.3. In the degassing zone 23, the screw shaft core, the diameter of which varies along its length, is surrounded by a total of three interlocking screw turns 32, 33, 34.

На фигуре 3 этот существенный для изобретения участок шнека 20 экструдера показан в увеличенном виде сбоку, при этом соответствующие наружные диаметры обозначены как D1, D2, D3. Размеры и геометрические соотношения являются, например, следующими:In Figure 3, this section of the extruder screw 20, which is essential for the invention, is shown in an enlarged side view, with the corresponding outer diameters designated D1, D2, D3. The dimensions and geometric relationships are, for example, the following:

- в зоне 21 подачи и дозирования резьбовой выступ 31 имеет относительно малый наружный диаметр D1, например, 110 мм,- in the feeding and dosing zone 21, the threaded projection 31 has a relatively small outer diameter D1, for example 110 mm,

- в зоне 25 выгрузки резьбовой выступ 35 имеет наружный диаметр D3, который соответствует 0,8-1,2 наружным диаметрам D1, то есть примерно соответствует D1, но может быть на 20% больше или меньше,- in the unloading zone 25, the threaded protrusion 35 has an outer diameter D3, which corresponds to 0.8-1.2 outer diameters D1, that is, it approximately corresponds to D1, but can be 20% larger or smaller,

- в зоне 23 дегазации резьбовые выступы 32, 33, 34 шнека имеют одинаковый наружный диаметр D2, который по меньшей мере в полтора раза больше D1, в частности, даже вдвое больше. В показанном примере D2=190 мм.- in the degassing zone 23, the threaded projections 32, 33, 34 of the screw have the same outer diameter D2, which is at least one and a half times larger than D1, in particular even twice as large. In the example shown, D2=190 mm.

Таким образом, наружные диаметры D1, D2 и D3 изменяются только между зонами, но в пределах каждой соответствующей зоны 21.2, 23, 25 они постоянны. Между ними образованы конусообразные переходные зоны 22, 24.Thus, the outer diameters D1, D2 and D3 vary only between zones, but within each respective zone 21.2, 23, 25 they are constant. Cone-shaped transition zones 22, 24 are formed between them.

Диаметр сердечника вала как в зоне 21 подачи и дозирования, так и в зоне 25 выгрузки по существу не изменяется. Предусмотрены небольшие изменение диаметра сердечника вала и/или шага шнека 20, обычные в технологии экструзии, чтобы достичь гомогенизации и уплотнения и/или чтобы локально повлиять на скорость течения.The diameter of the shaft core in both the feeding and dosing zone 21 and the discharge zone 25 remains essentially unchanged. Slight variations in the diameter of the shaft core and/or pitch of the screw 20, common in extrusion technology, are provided to achieve homogenization and compaction and/or to locally influence the flow rate.

Непосредственно при переходе от зоны 23 дегазации к зоне 25 выгрузки диаметр сердечника вала в зоне выгрузки уменьшается по сравнению, например, с диаметром в дальнейшем ходе, чтобы можно было снова набрать давление расплава в зоне 25 выгрузки, после того как оно в зоне 23.3 дополнительной дегазации опустилось почти до нуля из-за приложенного там высокого вакуума.Directly during the transition from the degassing zone 23 to the unloading zone 25, the diameter of the shaft core in the unloading zone is reduced in comparison, for example, with the diameter in the further stroke, so that the melt pressure can be built up again in the unloading zone 25, after it is in the additional degassing zone 23.3 dropped to almost zero due to the high vacuum applied there.

Для изобретения существенно, что диаметр сердечника вала в пределах зоны 23 дегазации резко уменьшается дважды. При переходе от переходной зоны 22 к зоне 23 предварительной дегазации, а также на следующем за ней участке 23.2 уплотнения и сжатия, диаметр сердечника вала является большим, а высота резьбовых выступов 32, 33, 34 шнека и, тем самым, высота образованных между ними витков 41, 43 нарезки мала по сравнению с ним.It is essential for the invention that the diameter of the shaft core within the degassing zone 23 sharply decreases twice. During the transition from the transition zone 22 to the preliminary degassing zone 23, as well as in the subsequent compaction and compression section 23.2, the diameter of the shaft core is large, and the height of the threaded projections 32, 33, 34 of the screw and, thereby, the height of the turns formed between them 41, 43 cuts are small in comparison.

Между указанными местами диаметр сердечника вала существенно меньше, в результате чего получаются более глубокая нарезка между резьбовыми выступами шнека. В приведенном примере глубина витков 41, 43 нарезки составляет, например, 4 мм, что, в частности, соответствует 10%-20% наружного диаметра D2. В зонах дегазации 23.1, 23.3 глубина витков 42, 44 нарезки составляет в данном примере 32 мм, так что глубина 42 нарезки там в 3-10 раз больше по сравнению с витками 41 нарезки в начальной области 23.1 или на участке 23.2 уплотнения и сжатия.Between these places, the diameter of the shaft core is significantly smaller, resulting in a deeper groove between the threaded projections of the auger. In the example shown, the depth of the thread turns 41, 43 is, for example, 4 mm, which in particular corresponds to 10%-20% of the outer diameter D2. In the degassing zones 23.1, 23.3, the depth of the thread turns 42, 44 is in this example 32 mm, so that the thread depth 42 there is 3-10 times greater compared to the thread turns 41 in the initial region 23.1 or in the compaction and compression section 23.2.

Двойные пунктирные линии на фигуре 3 используются для обозначения хода резьбовых выступов шнека по длине вала шнека. В зоне 21 подачи и дозирования и в зоне 25 выгрузки имеется всего по одному спиральному резьбовому выступу 31, 35. В зоне 23 дегазации двойные пунктирные линии указывают ход первого резьбового выступа 32. Четко видно, что эти линии пересекают по два других резьбовых выступа 33, 34 шнека. Таким образом, в зоне 23 дегазации образуется в общей сложности три переплетающихся резьбовых выступа 32, 33, 34 шнека.The double dotted lines in Figure 3 are used to indicate the travel of the auger threaded lugs along the length of the auger shaft. In the feeding and dosing zone 21 and in the unloading zone 25 there is only one spiral threaded projection 31, 35. In the degassing zone 23, double dotted lines indicate the course of the first threaded projection 32. It is clearly visible that these lines intersect two other threaded projections 33, 34 augers. Thus, a total of three interlocking screw threads 32, 33, 34 are formed in the degassing zone 23.

Фигура 4 показывает вид в перспективе перехода от зоны 21 подачи и дозирования к зоне 23 дегазации в пределах промежуточной области 14 корпуса 10. С этой целью удалены части корпуса 11 и 13 (смотри фиг. 1), чтобы дать четкое представление о конической переходной зоне 22. Резьбовой выступ 31 в зоне 21 подачи и дозирования заканчивается перед переходной зоной 22. Уже в переходной зоне 22 начинаются три резьбовых выступа 32, 33, 34 зоны 23 дегазации, причем на фигуре 4 можно видеть только начала резьбовых выступов 32, 33. Благодаря тому, что резьбовой выступ 31 заканчивается перед переходной зоной 22, а три резьбовых выступа 32, 33 и 34 начинаются в переходной зоне 22, достигается ранее разделение потока расплава на три частичных потока.Figure 4 shows a perspective view of the transition from the feeding and dosing zone 21 to the degassing zone 23 within the intermediate region 14 of the housing 10. For this purpose, parts of the housing 11 and 13 (see Fig. 1) have been removed to give a clear view of the conical transition zone 22 The threaded projection 31 in the supply and dosing zone 21 ends before the transition zone 22. Already in the transition zone 22, three threaded projections 32, 33, 34 of the degassing zone 23 begin, and in figure 4 only the beginnings of the threaded projections 32, 33 can be seen. that the threaded shoulder 31 ends before the transition zone 22, and the three threaded lips 32, 33 and 34 begin in the transition zone 22, a division of the melt flow into three partial flows is achieved earlier.

На фигуре 5 показана важная для изобретения часть экструдера 100 согласно изобретению в частичном разрезе. Здесь в разрезе показана промежуточная область корпуса 10. Видно, что внешние кромки всех трех резьбовых выступов 32, 33, 34 заканчиваются очень близко от внутренней стенки 19 полости 18 корпуса. Из фигуры 5 хорошо видно изменение диаметра сердечника вала экструдера, который резко уменьшается в зоне 23.1 предварительной дегазации и затем еще раз за участком 23.2 уплотнения и сжатия в начале зоны 23.2 дополнительной дегазации. В результате между внутренней стенкой 19, параллельными участками резьбовых выступов 32, 33, 34 шнека и сердечником вала шнека образуются глубоко прорезанные витки 42 нарезки большого объема.Figure 5 shows an inventively important part of the extruder 100 according to the invention in partial section. This section shows the intermediate region of the housing 10. It can be seen that the outer edges of all three threaded projections 32, 33, 34 end very close to the inner wall 19 of the housing cavity 18. Figure 5 clearly shows the change in the diameter of the extruder shaft core, which sharply decreases in the preliminary degassing zone 23.1 and then again behind the compaction and compression section 23.2 at the beginning of the additional degassing zone 23.2. As a result, deep-cut thread turns 42 of large volume are formed between the inner wall 19, the parallel sections of the threaded projections 32, 33, 34 of the auger and the core of the auger shaft.

Фигура 6 схематически иллюстрирует в сильном увеличении соотношение размеров на шнеке 20 экструдера. Поток течет в направлении слева направо. Показаны диаметр сердечника вала и наружный диаметр, измеряемый по внешним кромкам резьбовых выступов, но сами резьбовые выступа не показаны. Из этой иллюстрации четко видно изменение глубины проходов между сердечником вала и внутренней стенкой корпуса 10 по длине шнека 20 экструдера.Figure 6 schematically illustrates, in high magnification, the aspect ratio on the extruder screw 20. The stream flows in the direction from left to right. The diameter of the shaft core and the outer diameter, measured at the outer edges of the threaded bosses, are shown, but the threaded bosses themselves are not shown. This illustration clearly shows the change in the depth of the passages between the shaft core and the inner wall of the housing 10 along the length of the extruder screw 20.

К концу зоны 21 дозирования диаметр сердечника вала увеличивается первый раз. Наружный диаметр D1 остается неизменным. Это уменьшает глубину прохода. Происходит сжатие продвигаемого расплава. В переходной зоне 22 объем, через который течет поток, увеличивается, поскольку наружный диаметр возрастает до D2. Это компенсируется повторным уменьшением глубины прохода в конической переходной зоне 22. Целью является продвигать расплав до зоны 23.1 предварительной дегазации таким образом, чтобы сначала заполнить образованные каналы течения. Кроме того, узкий зазор также увеличивает усилие сдвига, действующее на полимерный расплав.Towards the end of the dosing zone 21, the diameter of the shaft core increases for the first time. The outer diameter D1 remains unchanged. This reduces the depth of the passage. Compression of the advanced melt occurs. In the transition zone 22, the volume through which the flow flows increases as the outer diameter increases to D2. This is compensated by reducing the passage depth again in the conical transition zone 22. The aim is to advance the melt up to the pre-degassing zone 23.1 in such a way as to first fill the formed flow channels. In addition, a narrow gap also increases the shear force acting on the polymer melt.

В начале зоны 23 дегазации диаметр сердечника вала резко значительно уменьшается, при этом наружный диаметр D2 нарезки остается постоянным. Резко увеличившийся объем канала течения не может больше наполняться поступающим расплавом. Происходит резкое расширение расплава, ранее испытавшего высокие сдвиговые усилия в переходной зоне 22 и, тем самым, сильно нагретого. Из-за падения давления при расширении содержащиеся летучие вещества особенно хорошо растворяются. Предшествующий нагрев вследствие сдвига также вносит свой вклад. В результате летучие вещества, а именно основная часть, содержащаяся в полимерной расплаве, может отсасываться уже из зоны 23.1 предварительной дегазации через отсасывающее отверстие 15.1, как показано фигурной стрелкой.At the beginning of the degassing zone 23, the diameter of the shaft core sharply decreases significantly, while the outer diameter D2 of the thread remains constant. The sharply increased volume of the flow channel can no longer be filled with incoming melt. There is a sharp expansion of the melt, which previously experienced high shear forces in the transition zone 22 and, thereby, was highly heated. Due to the pressure drop during expansion, the volatile substances contained are particularly well soluble. Pre-heating due to shear also contributes. As a result, volatile substances, namely the main part contained in the polymer melt, can be sucked out already from the preliminary degassing zone 23.1 through the suction hole 15.1, as shown by the curly arrow.

Затем происходит сужение канала течения в зоне 23.2 уплотнения и сжатия. С одной стороны, это служит для того, чтобы снова собрать расплав без газов и продвигать его однородным. С другой стороны, канал течения должен быть заполнен без зазоров по всему периметру, чтобы текущий расплав сам создавал газонепроницаемое уплотнение и газонепроницаемо отделял друг от друга зоны дегазации 23.1, 23.3.Then the flow channel narrows in the compaction and compression zone 23.2. On the one hand, this serves to recollect the melt without gases and promote it homogeneously. On the other hand, the flow channel must be filled without gaps along the entire perimeter, so that the flowing melt itself creates a gas-tight seal and gas-tightly separates the degassing zones 23.1, 23.3 from each other.

Дальше следует новое расширение расплава, так как в зоне 23.3 дополнительной дегазации высота канала течения резко увеличивается в результате нового уменьшения диаметра сердечника вала при том же наружном диаметре D2 резьбовых выступов шнека (не показаны). Сопутствующая этому турбулизация расплава еще больше усиливается вращающимися сателлитными шнеками 26 на этом участке. В зоне 23.3 дополнительной дегазации используется высокий вакуум для удаления любых летучих примесей, которые все еще остались после прохождения через зону 23.1 предварительной дегазации. Этим достигается высокая чистота обрабатываемого полимера и желаемое повышение характеристической вязкости.Next follows a new expansion of the melt, since in zone 23.3 of additional degassing the height of the flow channel increases sharply as a result of a new decrease in the diameter of the shaft core with the same outer diameter D2 of the threaded projections of the screw (not shown). The accompanying turbulization of the melt is further enhanced by rotating satellite screws 26 in this area. Additional degassing zone 23.3 uses high vacuum to remove any volatile contaminants that still remain after passing through pre-degassing zone 23.1. This achieves high purity of the processed polymer and the desired increase in intrinsic viscosity.

За зоной 23.3 дополнительной дегазации канал течения сужается к переходной зоне 24. В переходной зоне 24 резьбовые выступы и сердечник вала имеют разные углы раствора конуса, что также приводит к расширению канала течения. Между переходной зоной 24 и началом зоны 25 выгрузки предусмотрена короткая постоянная глубина прохода, после чего диаметр сердечника вала снова увеличивается и, следовательно, глубина прохода при постоянном наружном диаметре D3 резьбовых выступов шнека уменьшается.Beyond the additional degassing zone 23.3, the flow channel narrows to the transition zone 24. In the transition zone 24, the threaded protrusions and the shaft core have different cone angles, which also leads to an expansion of the flow channel. Between the transition zone 24 and the beginning of the discharge zone 25, a short constant passage depth is provided, after which the diameter of the shaft core increases again and, consequently, the passage depth at a constant outer diameter D3 of the screw threads decreases.

Фигура 7 схематически показывает в виде, аналогичном фигуре 6, еще один вариант экструдера 100'. Он отличается от описанного выше варианта осуществления только в отношении конструкции шнека 20' в зоне 21' подачи. Зона 23' дегазации с зонами 23.1, 23.3 предварительной и дополнительной дегазации и находящаяся между ними область 23.2 уплотнения и сжатия, переходная область 24 и зона 25 выгрузки выполнены идентично первому варианту осуществления.Figure 7 schematically shows, in a similar view to Figure 6, another embodiment of the extruder 100'. It differs from the above-described embodiment only with respect to the design of the screw 20' in the feeding area 21'. The degassing zone 23' with the preliminary and additional degassing zones 23.1, 23.3 and the compaction and compression region 23.2 located between them, the transition region 24 and the discharge zone 25 are designed identically to the first embodiment.

Зона 21' подачи имеет диаметр D1', который такой же, как диаметр D2 в зоне 23' дегазации и, таким образом, значительно больше диаметра D3 в зоне выгрузки. Высота канала течения в зоне 21' подачи больше, чем высота в переходной области 22'. И в этом варианте осуществления сжатие также происходит в переходной зоне 22', прежде чем произойдет сильное расширение в зоне 23.1' предварительной дегазации.The supply zone 21' has a diameter D1' which is the same as the diameter D2 in the degassing zone 23' and is thus significantly larger than the diameter D3 in the discharge zone. The height of the flow channel in the supply zone 21' is greater than the height in the transition region 22'. And in this embodiment, compression also occurs in the transition zone 22' before a strong expansion occurs in the pre-degassing zone 23.1'.

Другая конструкция зоны 21' подачи выгодна, например, когда полимер должен вводиться не в виде твердого вещества, которое расплавляется и гомогенизируется, но поступает уже в расплавленном виде с предшествующего процесса.Another design of the supply zone 21' is advantageous, for example, when the polymer is not to be introduced as a solid which is melted and homogenized, but comes already molten from a previous process.

Claims

1. Extruder (100; 100') for viscosity-increasing primary processing of fusible polymers,

containing at least a housing (10; 10') with a cavity (18) inside the housing, in which an extruder screw (20; 20') with at least one spiral threaded projection (31, 32, 33, 34, 35) extruder screw,

wherein the extruder screw (20; 20') is divided according to its outer diameter into initial, middle and end diameter regions and at the same time:

- the middle diameter region has a larger outer diameter D2 than at least one of the other diameter regions;

- between areas with different diameters D1, D2 or D3, a transition cone (22, 24) is formed, respectively;

- in the middle region of the diameters a degassing zone (23.3) is formed, which has a cutout (18) in the housing, from which at least one suction hole (15.2) extends to the outer side of the housing (10; 10'), moreover, in the region of the zone (23.3 ) for degassing, there are several rotating satellite screws (26) surrounding the extruder screw (20; 20'), each of which rotates individually around the satellite axis and together with the extruder screw (20; 20'),

- in the middle region of the diameters there is a second degassing zone (23.1), which contains at least one corresponding suction hole (15.1, 15.2) in the housing (10; 10'), and the second degassing zone (23.1) is located downstream of the first zone (23.3) degassing in the area of the satellite screws (26), and

- the cutting depth of the cutting turns (42, 43, 44) made between the threaded projections (32, 33, 34, 35) of the extruder screw in both zones (23.1, 23.3) of degassing is greater than at least in the area (23.2) of compaction and compression , performed between degassing zones (23.1, 23.3).

2. Extruder (100; 100') according to claim 1, characterized in that the inlet zone is intended for supplying solid particles of plastic and for melting and homogenization, and that the flow channel formed between the screw (20; 20') of the extruder and the inner wall cavity (18) of the housing, narrows at the end of the inlet zone immediately before the transition cone (22).

3. Extruder (100; 100') according to claim 1 or 2, characterized in that the flow channel formed between the screw (20; 20') of the extruder and the inner wall of the cavity (18) of the housing, after the transition cone (24), first expands in the unloading zone (25), and then narrows.

4. Extruder (100; 100') according to one of paragraphs. 1-3, characterized in that the inner diameter of the cavity (18) of the housing and the outer diameter D2 of the threaded projections (32, 33, 34) of the extruder screw in the middle zone are larger than in the discharge zone.

5. Extruder (100) according to one of the previous paragraphs, characterized in that in the middle zone the inner diameter of the housing cavity (18) and the outer diameter D2 of the threaded projections (32, 33, 34) of the extruder screw are larger than in the inlet zone.

6. Extruder (100') according to one of the previous paragraphs, characterized in that in the middle zone the inner diameter of the housing cavity and the outer diameter D2 of the threaded projections of the extruder screw are the same as in the inlet zone.

7. Extruder (100') according to one of the previous paragraphs, characterized in that the cutting depth of the threads made between the threaded projections (32, 33, 34, 35) of the extruder screw (42, 44) is cut in both degassing zones (23.1, 23.3) 3-10 times more than that of the threading turn (43) in the compaction and compression section (23.2), formed between the degassing zones (23.1, 23.3).